3.1.3. Полупроводниковые диоды
Полупроводниковым диодом называется двухэлектродный прибор, основу которого составляет p–n-структура, состоящая из областей p-типа (анод) и n-типа (катод), разделенных электронно-дырочным переходом (рис. 3.1).
Рис. 3.1. Полупроводниковый прибор: а – условное обозначение; б – р–n-структура
Ток, протекающий через диод, зависит от полярности приложенного напряжения. Так, если на катод подать отрицательное относительное анодное напряжение, ток резко возрастет, если же поменять полярность – ток будет очень малым (рис. 3.2).
Полупроводниковые диоды подразделяются на выпрямительные, детекторные, импульсные, варикапы, стабилитроны и т. д.
Рис. 3.2. Вольт-амперная характеристика
Выпрямительные диоды предназначены для выпрямления переменного тока низкой частоты с использованием при этом резкой асимметрии вольт-амперной характеристики.
Детекторные диоды предназначены для выделения низкочастотного сигнала из модулированного сигнала.
Импульсные диоды используют в качестве ключа, т.е. устройства, имеющего два состояния: «открытое», когда сопротивление прибора мало, и «закрытое», когда сопротивление очень велико.
Варикапы представляют собой полупроводниковые диоды, применяемые в качестве электрического конденсатора. В варикапе используется зависимость емкости перехода от обратного напряжения.
Стабилитроны служат для стабилизации напряжения, используя при этом режим электрического пробоя p–n-перехода.
3.1.4. Транзисторы
Транзистором называется трехэлектродный полупроводниковый прибор, имеющий два взаимодействующих p–n-перехода.
В зависимости от порядка чередования областей, легированных примесями p и n, различают транзисторы типов p–n–p и n–p–n (рис. 3.3).
Рис. 3.3. Обозначение транзисторов с прямой и обратной проводимостью
Одну из крайних областей структуры легируют сильнее, ее обычно используют в режиме инжекции и называют эмиттером. Промежуточную область называют базой, а другую крайнюю область – коллектором, основным назначением которого является экстракция носителей заряда базы.
Для обеспечения режима работы инжекции на эмиттер подается прямое напряжение Uаб, а на коллектор, работающий в режиме экстракции, – обратное напряжение Uкб.
Если общая точка эмиттерной и коллекторной цепей соединена с базовым электродом, то такое включение транзистора носит название схемы с общей базой.
Транзистор представляет собой управляемый прибор, коллекторный ток которого зависит от тока эмиттера. Если база достаточно тонкая, то изменение тока коллектора при изменении тока эмиттера происходит с очень малой инерцией, что позволяет использовать транзистор не только на низких, но и на высоких частотах.
Поскольку напряжение в цепи коллектора, включенного в обратном направлении, может быть значительно больше, чем в цепи эмиттера, включенного в прямом направлении, а токи в цепях практически равны, мощность, создаваемая переменной составляющей коллекторного тока в нагрузке, может быть значительно больше мощности, затрачиваемой на управление током в цепи эмиттера, т. е. транзистор обладает усилительными свойствами. Кроме того, транзистор используется для генерирования и преобразования электрических колебаний. Расположение электродов транзистора можно определить по справочнику. Например, для транзисторов типа МП-39 – МП-42, если их установить выводами вверх, чтобы электроды образовали букву Э, то чередование электродов будет происходить сверху вниз следующим порядком: эмиттер, база, коллектор.